IL PROBLEMA DEL CORPO NERO

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1 IL PROBLEMA DEL CORPO NERO

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3 CORPO NERO In fisica un corpo nero è un oggetto ideale che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente senza rifletterla e perciò è detto nero secondo l’interpretazione classica del colore dei corpi. Assorbendo tutta l'energia incidente, per la legge di conservazione dell'energia il corpo nero re-irradia tutta l'energia assorbita (coefficiente di emissione uguale a quello di assorbimento e pari a uno). Si tratta di una idealizzazione fisica, dal momento che in natura non esistono corpi che soddisfano perfettamente tale caratteristica.

4 TRENT’ANNI CHE SCONVOLSERO LA FISICA
Alla fine dell’Ottocento i fisici si resero conto di non essere in grado di spiegare le proprietà di emissione e di assorbimento di un corpo nero . Nei decenni successivi ( i trent’anni che sconvolsero la fisica ) i tentativi di spiegazione portarono alla costruzione della fisica quantistica

5 CORPO NERO IN LABORATORIO
Negli esperimenti in laboratorio un corpo nero è costituito da un oggetto cavo mantenuto a temperatura costante (una sorta di forno) le cui pareti emettono e assorbono radiazioni su tutte le possibili lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico. .

6 RADIAZIONE DI CORPO NERO
La radiazione emessa da un corpo nero viene detta radiazione del corpo nero e la densità di energia irradiata spettro di corpo nero. Lo spettro di un corpo nero (intensità o densità della radiazione emessa) può essere rappresentato o in funzione della lunghezza d'onda o della frequenza delle radiazioni emesse. Esso dipende unicamente dalla temperatura T del corpo nero e non dalla materia che lo compone o dalle dimensioni del foro.

7 DISTRIBUZIONE SPETTRALE DELL’IRRADIAMENTO DEL CORPO NERO
In ascissa la lunghezza d’onda λ In ordinata la potenza che fuoriesce dal foro, sotto forma di onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda compresa in un piccolo intervallo ∆ λ centrato attorno a λ, divisa per l’area A del foro e per ∆ λ. Ho una curva per ogni temperatura T. Ciascuna curva descrive come la potenza irradiata dal corpo nero si distribuisce tra le diverse lunghezze d’onda.

8 LEGGE DI WIEN La curva dei valori massimi rappresenta la legge di Wien

9 DISACCORDO TRA PREVISIONE CLASSICA E DATI SPERIMENTALI
I fisici si accorsero di un problema: applicando le equazioni di Maxwell per determinare per via teorica le radiazioni emesse e assorbite dalle pareti del corpo nero si ottenevano degli spettri nei quali al diminuire della lunghezza d'onda i valori dell’irradiamento tendevano all'infinito. Ciò era in palese contraddizione con i dati sperimentali nei quali a piccole lunghezze d’onda l’irradiamento tende a zero .

10 PREVISIONE CLASSICA E DATI SPERIMENTALI

11 I QUANTI DI PLANCK Nel 1900 Planck formulò un modello che forniva risultati in perfetto accordo con i dati sperimentali. Planck fece la seguente ipotesi: gli scambi energetici tra gli atomi della cavità e le radiazioni elettromagnetiche avvengono attraverso il passaggio di «pacchetti di energia» detti quanti. L’energia E scambiata con gli atomi delle pareti è direttamente proporzionale alla frequenza f dell’onda elettroamgnetica emessa o assorbita, in base alla formula E=nhf con n numero intero positivo e h = 6,62607 x 10-34Js L’energia E è perciò quantizzata ovvero può assumere soltanto un insieme discreto di valori

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